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与此同时，科学家们也开始探索抑制缺失能揭示脑的哪些工作机制。1865年，年轻的英国医生弗朗西斯·安斯蒂（Francis Anstie）提出，毒品和麻醉药能“使脑一定程度上出现一种非常独特的麻痹”。他还指出，在使用了大麻和酒精后，“某些官能会出现异常兴奋，这更应该归结于控制能力被解除了，而不是对这些官能的直接的正向刺激”。[17] 精神活性药物之所以能遏制脑对身体的控制能力，其机制之一就是通过抑制来实现的。每次在手术室使用麻醉剂时都可以看到这一点——最高的心智功能最先消失，这会使病人在失去知觉之前就失去对自己的控制能力。
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“控制”这个概念现在是我们理解脑功能的核心，然而在安斯蒂之前，人们还没有把控制看作理解脑功能的一种方式。[18] 但安斯蒂以及后来的一些科学家认识到，对身体的控制是脑的整体性功能之一，而且抑制和控制存在紧密的联系。有了这样的基本见解，我们就有可能以新的方式来理解脑在健康和疾病中的作用。例如，休林斯·杰克逊认为，癫痫可以理解为脑由于抑制缺失而失去了控制。[19] 对心理学家康威·劳埃德·摩根来说，抑制是生物体学会控制自己的行为所必需的一个特征：
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我们所谓的对自己行为的控制，是通过对成功的反应模式有意识的强化和对不成功的反应模式的抑制而获得的。成功的反应会被重复，因为它能带来满足；不成功的反应不能带来满足，因此不再被重复。[20]
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劳埃德·摩根还把这一观点加以扩展，应用到了控制和意识的联系上，这与谢切诺夫的观点一致。谢切诺夫认为，在人这样的高等生物中，控制的重要性与行为灵活性的增加存在关联：“意识的主要目标、客体和目的就是控制。在纯粹的自动机中，意识是一种无用并且不必要的附带现象。”[21]
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赫胥黎认为人是有意识的自动机，这是一个自相矛盾的观点，因此摩根对这种观点敬而远之。他提出了一个复杂的进化论视角的观点，认为意识的作用是控制，只有在那些并不仅仅是由反射组成的生物体中才会起作用，因此自动机不需要意识。
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人们很快就观察到了与控制缺失相关的各种疾病：梦游症、精神错乱、癔症式的性发作（很显然，在那个歧视女性的年代，这种病只发生在女性身上），甚至哮喘。19世纪70至80年代，对我们理解脑控制心智和身体的方式影响最大的地方之一是巴黎的萨尔佩特里埃医院（La Salpêtrière hospital），神经病学家让-马丁·夏尔科（Jean-Martin Charcot）曾在那里执业。夏尔科和他的同事发现，许多有严重行为症状的疾病的原因都可以追溯到脑抑制能力和控制能力的损伤，这些疾病包括多发性硬化症、帕金森病、运动神经元疾病和图雷特综合征（这种病以夏尔科的同事德拉图雷特命名）。
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为了治疗他的病人，夏尔科使用了多种疗法，包括希齐格的电疗法和振动椅（也有一种便携式的版本，是一个可振动的头盔）。但他最具创新性的方法是催眠，这种方法可以使人丧失有意识的控制能力，从而重现梦游症等癔症症状。1880年，《科学美国人》杂志的一篇报道描述了夏尔科催眠的过程。他把手指放在他的明星病人，绰号“布兰奇”的玛丽·威特曼的面前，并让她集中注意力。不到10秒钟，“她的头就沉重地向一边倾斜……她的身体处于完全松弛的状态。如果有观察者抬起她的一只手臂，它就会再次重重地落下”。[22][23] 在威特曼处于这种状态的情况下，夏尔科能够诱使她产生各种幻觉和症状，这些幻觉和症状与他的其他病人报告的幻觉和症状非常相似。对夏尔科来说，催眠术的意义在于通过重现各种症状，可以更加深入地理解心智的运作方式。这一切给一名在萨尔佩特里埃医院访问的奥地利人留下了深刻的影响，他的名字叫西格蒙德·弗洛伊德。[24]
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夏尔科承认他不明白催眠是如何起作用的，他也不太关心这个问题，因为他的理念是“事实为先，再研究理论”。但是在1881年，波兰生理学家鲁道夫·海登海因（Rudolf Heidenhain）指出，“催眠现象的原因是大脑皮层的神经节细胞的活动受到了抑制”，而这种抑制是“脸部的感觉神经、听觉或视觉神经受到温和的持续刺激”导致的。[25] 这种解释没有直接的证据，在“大脑皮层的神经节细胞”的活动这一点尤其如此，虽然这种说法听起来很科学，但基本上是猜测。然而，海登海因和他的俄国同行尼古莱·巴布诺夫（Nikolai Bubnov）一起，将催眠和吗啡的作用进行了类比，他们声称两者都降低了人体维持“抑制性过程”的能力。[26] 两人还发现，刺激大脑皮层的运动区可以抑制这些区域的兴奋，这表明脑的各个神经中枢以类似于抑制的方式相互作用，从而产生控制效果。
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弗洛伊德和俄国心理学家伊万·巴甫洛夫后来都在他们关于行为的著作中使用了抑制的概念，但他们对脑都不是特别感兴趣。弗洛伊德后来提出了科学性有限但极具影响力的精神分析理论，在走上这条路后，他逐渐对心理学的物质基础失去了兴趣。夏尔科曾试图将癔症与脑的解剖结构联系起来，但弗洛伊德在1893年与这种尝试划清了界限：
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相反，我相信癔症瘫痪中的损伤必然与神经系统的解剖结构完全无关，因为从瘫痪以及癔症的其他表现看，癔症似乎不受解剖结构的影响。[27]
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对弗洛伊德来说，脑功能不能解释心理学。1915年，他认识到“有不可辩驳的证据表明，心智活动与脑功能关系密切，密切程度远超其他器官”，但他坚持认为他的心理学理论“与解剖学无关”，“它与解剖学定位无关，而是与精神结构的区域有关，不论这些区域在身体中位居何处”。[28] 正如他在1916年解释的那样，“从心理学的角度理解焦虑时，我最不感兴趣的问题莫过于焦虑的神经兴奋具体是沿着什么神经路径传递的了”。[29] 虽然弗洛伊德在1923年出版的著作《自我与本我》中提出，自我的心理结构和身体在大脑皮层的表征之间存在“解剖学上的类比”，但这对他的心理学理论没有影响。另一方面，他的理论也没有就脑损伤和某些心智障碍间可能存在对应做出任何预测。
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在这个总的倾向中，有一次短暂的例外。1895年，弗洛伊德疯狂地撰写了一篇很长的手稿，这篇手稿后来被称为“科学心理学项目”。弗洛伊德不仅没有发表这部作品，而且很快就拒绝承认自己是它的作者，并解释说整件事是“一种疯癫”。[30] 在这份奇怪的文件中，弗洛伊德设想脑中包含3种神经，其中一些神经就像连接管道。不同的神经表现出不同程度的通透性，从而使这些结构能够达到静息状态，而弗洛伊德认为，达到静息状态正是这些神经的目的。他的这个推测性的理论框架基于液压隐喻——手稿中反复提到了神经的“流动”甚至“压强”。无论这个简短的理论推测和他成熟的精神分析理论之间有什么智识上的联系（他的追随者和反对者在这个问题上看法不一），弗洛伊德对于脑的工作机制都没有什么新奇或深刻的见解。
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巴甫洛夫最初的兴趣是消化生理学。19世纪90年代，当他将这种兴趣扩展到英语中被称为“条件反射”（最著名的例子是狗听到铃声后会垂涎三尺[31] ）的研究时，他仅仅把抑制看作一种减少反射反应强度的现象。巴甫洛夫后来曾试图把他对条件反射的研究与对脑功能的研究，甚至是精神病学结合起来，但他没能对脑的工作机制提出进一步的见解。[32]
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这两位二十世纪早期心理学界的伟大人物都对行为和心智的观念产生了重大影响，但他们的观点对我们如何理解脑没有产生影响。
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在抑制和控制之后，脑功能的第三个出人意料的方面于19世纪60年代被发现。赫尔曼·冯·赫尔姆霍兹在他1867年出版的《生理光学手册》（Handbook of Physiological Optics ）中对此进行了探讨。几个世纪以来，许多关于心智的哲学讨论都集中在当我们感知一个物体时发生了什么这一点上。一种惯常的解释是，感知仅仅是感觉器官受到物理刺激的结果：我们之所以能看到我们面前的东西，是因为这些东西反射的光刺激了我们的眼睛，就像穿过了一扇窗户一样。但赫尔姆霍兹意识到事情并非如此简单。在现实中，神经系统（尤其是脑）在构建我们对事物的感知的过程中扮演着特别活跃的角色，即使是非常简单的事物也是如此。脑不是在简单地记录外部世界，而是在选择和表征外部世界的各个方面。即使是我们最简单的感知也涉及脑对正在发生的事情做出的推断，而不只是简单的观察。
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幻觉的存在是赫尔姆霍兹的出发点，比如当你按压眼球时，你会感觉到有颜色的图形。令人痛苦的“幻肢”幻觉是另一个例子，在这种情况下，截肢者仍然能感觉到已经不存在的肢体。这些效应让弥勒相信每根神经都有自己的能量，但赫尔姆霍兹认为，这些错觉实际上是人“对呈现给感官的材料产生了错误的判断，从而导致了错误的认识”。赫尔姆霍兹知道，在这些情况下，人感受到了对神经的刺激，就好像正常的感官（如按压眼球的例子）参与其中，或者好像缺失的肢体确实存在一样。他的解释是，脑并不是简单地记录了刺激的发生，而是对它所接受到的刺激的本质“得出了一个结论”。这有点像来自逻辑三段论的推论——眼睛的功能是探测光，眼球受到了刺激，那么刺激一定是由光构成的。幻肢也可以用同样的方式来解释，赫尔姆霍兹推测，“对皮肤神经的所有刺激，甚至当这些刺激发生在神经干或神经中枢本身时，都会被机体感知为发生在相应的皮肤外周表面”。[33]
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赫尔姆霍兹把这种观点应用到了正常的感知上，并提出当我们产生感知时，神经系统会对所感知事物的本质得出他所谓的“无意识结论”。他宣称，感知不是环境产生的简单印象，而是“无意识地形成的归纳性结论”。[34] 赫尔姆霍兹的解释意味着在神经系统中存在某种过程，能在心智没有察觉的情况下得出结论。他认为，只要重复足够多次，这种过程就能在人完全无意识的情况下进行，也就是说，我们的感知能力是通过学习获得的。
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赫尔姆霍兹描述的另一个无意识结论的例子是立体视觉的形成：利用两只眼睛捕获的略有不同的图像，我们可以构建出立体的三维视图（试着交替地睁开和闭上双眼，你就会看到两只眼睛看到的图像有何不同）。正如他的同事威廉·冯特所指出的那样，在脑中视觉系统的某个地方，这两幅图像被组合成了一个统一的图像，使我们能够感知到深度。这个过程在我们意识到之前就发生了，因此我们对三维世界的印象是由我们的脑在无意识的情况下通过两幅二维图像构建出来的。
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德国生理学派的另外两名成员恩斯特·韦伯和他的学生古斯塔夫·费希纳发现，我们感知两个刺激差异的能力与刺激的强度有关，比如，两个物体越重，它们重量的差异就需要越大才能被感知到。同样的情况也适用于其他感官：可以感知到的差异和两种刺激的强度间遵循一个接近常数的对数关系。换句话说，我们很擅长感知低强度的刺激间的细微差别。我们的脑和感官系统遵循特定的法则，甚至在我们意识到之前，就对世界得出了无意识的结论。
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对于我们是如何感知这个世界的，赫尔姆霍兹对当时的观点提出了更为尖锐的挑战，他指出感知涉及一种过滤机制：脑对呈现在它面前的所有刺激并不会给予同等的关注。首先，我们的身体会对环境做出反应，并且经常会相应地改变我们的感知，比如在黑暗中瞳孔会放大。就像赫尔姆霍兹说的，“我们不只是被动地接受强加在我们身上的印象，我们还会观察，也就是说，我们会调整我们的器官，使它们能够最准确地辨别这些印象”。[35]
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更令持传统观点的人感到不安的是，在我们的视野中有一个“盲点”，这个点对应的区域我们实际上根本就看不见，[36] 这是因为在你的视网膜上，与这个点对应的区域是视神经离开眼球的地方，那里并没有光感受器。盲点位于左右眼视野中心稍微偏左或偏右的地方，但在我们观察到的世界中，我们察觉不到这样一个缺口。除非集中注意力，否则我们完全不会知道它的存在，原因之一就是我们的眼球一直在转动（即使只是轻微的转动），因此视野的空缺部分不断被填满。
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另一个原因让赫尔姆霍兹特别感兴趣，也揭示了脑处理刺激的一般性原理，他写道：“对于那些外部物体，我们习惯于忽视感觉中所有不重要的部分。”[37] 脑的策略非常简单：忽略掉那些缺失的刺激，然后根据视野中周围区域的形状和颜色，用模糊的视觉影像来填补空缺，这个过程我们都注意不到。赫尔姆霍兹认为，即使在处理相对简单的刺激时，脑也会不断地对刺激神经系统的物体的本质得出无意识的结论。这也就意味着脑的复杂结构不仅能在没有意识参与的情况下以某种方式执行逻辑运算，而且实际上还是有意识思考的先决条件。[38]
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赫尔姆霍兹认为脑是一个活跃的器官，知觉是一个不完美并且带有选择性的过程，这些过程构建出了我们对世界的感知。他的这一观点代表了我们对脑功能的看法的重大突破，这种观点至今仍占主导地位。这种看法完全是科学发现的产物，没有使用来自技术的隐喻。另一方面，从某个层面来说，哲学先于科学到达了这一高度。在观念的来源这个问题上，休谟和康德等18世纪的知觉哲学家就曾展开过论战，他们有的人认为观念来自外部世界（休谟），有的人认为我们的知觉中使用了与生俱来的概念（康德）。哲学家和历史学家们一直在争论赫尔姆霍兹是否是一个真正的康德主义者，但他关于感知和脑功能的观点至少与康德哲学的一个方面是一致的，这种观点一直延续到今天。[39] 在他出版于1787年的著作《纯粹理性批判》中，康德指出，我们感知能力的某些特征是先天存在的，不需要经验。虽然康德主要的兴趣是在空间、时间和道德判断等方面，但他提出了当我们与环境互动时发生的那些事情的一个关键特征。我们的感官并不是简单地让所有刺激进入大脑的阀门，相反，我们只能感知环境的特定部分。举一个例子，我们看不到紫外光，但其他动物，比如昆虫和鸟类，却能够看到紫外光。我们的脑中也存在更复杂的过滤机制。